Rendezvous mit Linux zeroconf auf Freien Betriebssystemen

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1 zeroconf auf Freien Betriebssystemen Andreas Krennmair 14. Mai 2004 Zusammenfassung Dieser Vortrag erklärt die Grundlagen von zeroconf, wie man zeroconf einsetzen kann, und wie eigene Programme zeroconf-fähig gemacht werden können. 0-0

2 Agenda Einführung & Motivation Theorie link-lokale IP-Adress-Allokation Theorie Multicast DNS Theorie Service Discovery Was funktioniert unter GNU/Linux? Wie kann ich selbermachen? Linuxwochen

3 Einführung & Motivation Idee: konfigurationsloser Betrieb von lokalen IP-Netzen, Ad-Hoc Networking Teilprobleme: automatische Allokation von IP-Adressen ohne DHCP-Server Übersetzung Namen IP-Adressen ohne DNS-Server automatisches Auffinden von Services im Netz ohne Directory-Server o.ä. bestehende Infrastruktur darf nicht beeinträchtigt werden proprietäre Lösungen z.b. in Form von NETBIOS oder AppleTalk zu finden offener Standard musste her Linuxwochen

4 Problemlösungen Offene Standards zur Lösung dieser Probleme: Dynamic Configuration of Link-Local IPv4 Addresses Multicast DNS DNS-Based Service Discovery definiert von Apple, Microsoft und Sun Microsystems Linuxwochen

5 Theorie zu link-lokaler IP-Adress-Allokation aufbauend auf ARP von IANA der mittlerweile bekannte /16 Adressbereich zugewiesen, die ersten und die letzten 256 Adressen sind allerdings tabu Link-lokale IP-Adressen dürfen nicht geroutet werden jeder Rechner soll sich selbstständig eine IP-Adresse pro Netzwerk-Interface zuweisen können üblicherweise Generierung durch RNG rechnerspezifische Information (z.b. MAC-Adresse) sollte für das Seeding verwendet werden, dass möglichst jedes Mal dieselbe IP-Adressen generiert wird, und damit nicht jeder Rechner dieselbe IP-Adresse generiert Linuxwochen

6 Ablauf der Allokation Auswahl einer zufälligen IP-Adresse aus dem /16 Adressbereich Überprüfung, ob IP-Adresse schon verwendet wird: nach Einschalten, Reboot, Aufwachen aus dem Sleep-Mode, Einstecken des Netzwerkkabels, Aktivieren von WLAN,... periodische Überprüfung ist verboten, da Verschwendung von Netzressourcen passive Erkennung von Konflikten inkl. passender Reaktion ist vorgesehen Überprüfung erfolgt mit Hilfe von sog. ARP Probe Linuxwochen

7 ARP Probe struct arp { unsigned short hardware_type, protocol_type; unsigned char hardware_size, protocol_size; unsigned short opcode; unsigned char sender_mac[6], sender_ip[4]; unsigned char target_mac[6], target_ip[4]; }; Absender-IP auf gesetzt Empfänger-IP auf zu überprüfende Adresse gesetzt Linuxwochen

8 Konfliktüberprüfung Aussenden von 3 ARP-Probes im Abstand von jeweils 1 bis 2 Sekunden Empfängt Rechner in der Zeit zwischen Testanfang und 2 Sekunden nach Aussenden der letzten ARP-Probe ein passendes ARP-Paket (Antwort von zu überprüfender Adresse) Konflikt gefunden Bei einem Konflikt muss eine neue Adresse generiert werden Nach 10 Konflikten hintereinander darf der Rechner maximal eine Überprüfung pro Minute durchführen, um ARP-Stürme zu verhindern Nachdem eine freie IP-Adresse gefunden wurde, muss ARP-Announcement ausgeschickt werden: Sender- und Empfänger-IP sind dabei die ausgewählte IP-Adresse Linuxwochen

9 Konfliktüberprüfung nach Adressauswahl Konfliktüberprüfung muss auch nach Auswahl der IP-Adresse weitergeführt werden, es könnte ja ein anderer Rechner versuchen, dieselbe IP auszuwählen Bei Konflikt: Verteidigung der eigenen IP, besonders empfehlenswert bei offenen TCP-Connections Verteidigung durch Aussenden von ARP-Announcements Bei Erkennung von wiederholten Konflikten Auswahl einer neuen IP, um gegenseitige Verteidung zu vermeiden (ARP-Stürme!) Linuxwochen

10 Link-lokale Adressen bei IPv6 Link-lokale IPv6-Adressen befinden sich im Bereich fe80::/64 Link-lokale IPv6-Adresse wird aus fe80-prefix und MAC-Adresse zusammengebaut keine Konfliktüberprüfung nötig, da offiziell jede MAC-Adresse eindeutig ist Beispiel: MAC-Adresse: 00:0a:95:66:57:c6 IPv6-Adresse: fe80::20a:95ff:fe66:57c6 Link-lokale IPv6-Adressen dürfen nicht geroutet werden Linuxwochen

11 Multicast DNS (mdns) Beschreibung, wie DNS ohne zentralen DNS-Server in einem LAN geregelt werden kann Versenden und Empfangen von DNS-Requests und Replies über Multicast Spezielle Multicast-Adresse , Port 5353 Top-Level-Domain.local: als link-lokal definiert Auswahl von Hosts oder Domains in dieser Domain steht jedem Rechner frei Konflikte als sehr unwahrscheinlich angenommen Konfliktlösung wird bewusst vermieden, da Konflikte für Load-Balancingoder High-Availability-Lösungen verwendet werden könnten Linuxwochen

12 Verhaltenregeln für mdns gecachete Answer Records können an Queries angehängt werden, wenn TTL weniger als bis zur Hälfte abgelaufen ist könnten für andere Clients nützlich sein bemerkt ein Client, dass ein anderer Client denselben Request abgesetzt hat, so setzt er selber keinen mehr ab, sondern verwendet die Antwort, die auch der andere Client bekommt Verhaltensregeln vermindern Netzwerkverkehr, ermöglichen es aber auch Clients, die nichts von Multicast wissen, DNS-Requests abzusetzen und interoperabel zu bleiben Dezentrale Architektur stellt Angriffsvektor für u.a. DNS-Cache-Poisoning dar! Linuxwochen

13 DNS-Based Service Discovery (DNS-SD) Problem: es wird ein Service im Netz gesucht, z.b. ein Mailrelay oder die Mp3- Sammlungen von anderen Usern Lösung: wir suchen uns den Service in einem Directory Verbesserung: wir bauen auf einem bestehenden Directory-Service auf Welcher Directory-Service ist jetzt schon allgegenwaertig? DNS erprobte Technologie stabile Implementierungen verfügbar quasi überall, wo IP-Connectivity ist, ist auch DNS wir erweitern DNS um die Möglichkeit, zusätzlich auch Services im Netz abfragbar zu machen Linuxwochen

14 Anforderungen an DNS-SD nach Services eines bestimmten Typs in einer bestimmten Domain zu suchen aufgrund dieser Information IP-Adresse und Port herauszufinden Services sollten eindeutig auffindbar bleiben, auch wenn sich IP-Adresse oder Port ändert Linuxwochen

15 DNS-SD im Detail DNS-SD baut auf DNS SRV Records (RFC 2782) auf Service wird durch speziellen Hostnamen identifiziert, z.b. _http._tcp.example.com Um z.b. alle Webserver im lokalen Netz zu finden, muss man nur einen Abfrage nach _http._tcp.example.com stellen, und kriegt prompt eine Liste aller Webserver, die im Service-Directory eingetragen sind Jeder Service wird durch <Instanzname>.<Service>.<Domain> identifiziert Instanzname ist UTF-8-codierte, für Menschen lesbare Bezeichnung des Services (z.b. Drucker 4. Stock oder Andreas Urlaubs-Photos ) Linuxwochen

16 Auffinden von Serviceeinträgen im Detail exakter Instanzname, Servicetyp und Domain bekannt: Abfrage nach SRV-Record dazugehöriger TXT-Record enthält zusätzliche Information in Form von 0 oder mehreren Key-Value-Paaren, z.b. tray=tray4.papersize=a4.orientation=landscape nur Servicetyp und Domain bekannt: Abfrage nach PTR-Record, liefert Liste von SRV-Records zurück Linuxwochen

17 Kombination von link-lokaler Adressierung, mdns und DNS-SD mit link-lokalen IP-Adressen wird Adresse gesucht Services werden mit DNS-SD gesucht, Domain ist, da link-lokal,.local DNS-SD-Abfragen werden mit Hilfe von mdns versendet Damit sind die 3 grundsätzlich voneinander unabhängigen Technologien auf einfache und effiziente Weise miteinander kombiniert, und wir kriegen automagisch eine IP-Adresse können Hostnamen in IP-Adressen und umgekehrt ohne zentralen DNS- Server übersetzen können Services im Netz finden beeinträchtigen bestehende Infrastruktur nicht Linuxwochen

18 Zeroconf-Implementierungen Erste Implementierung: Rendezvous, seit Mac OS X 10.2 integriert und in die meisten Applikationen von Apple eingebaut Diese Implementierung ist Open Source (APSL-Lizenz), und von Apple bewusst portabel gehalten: compiliert und läuft auf Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris, VxWorks, Mac OS 9, Windows Problem: APSL inkompatibel zur GPL Alternative: Howl Howl ist GPLed und läuft unter Linux, FreeBSD, Mac OS X und Windows Weitere Alternative: Linux Zeroconf Project: noch nicht standardkonform, unvollständig Linuxwochen

19 Beispiele für gute Integration von Service Discovery (1) Safari, der auf Konqueror basierende Browser von Apple, zeigt alle Webseiten im lokalen Netz an. Apache mit dem Module mod_rendezvous (standardmäßig bei OSX dabei) announced automatisch beim Start alle Seiten, die von Usern in $HOME/Sites abgelegt wurden. Linuxwochen

20 Beispiele für gute Integration von Service Discovery (2) itunes, der Audioplayer von Apple, entdeckt automatisch im Netz freigegebene Musiksammlungen, sodass mehrere User übers lokale Netz gegenseitig ihre Musik hören, jedoch nicht kopieren, können (zumindest nicht mit itunes selbst *fg*). Linuxwochen

21 Wie gut ist zeroconf/rendezvous in Linux integriert? Leider quasi noch überhaupt nicht Bis jetzt hat nur SuSE den ausgelieferten Resolver mdns-fähig gemacht, wobei mdns bei der.local-domain eingesetzt wird. In den ChangeLogs wird das als non-standard extension bezeichnet. :-/ Mandrake setzt AFAIK auf die IETF-Konkurrenztechnologie SLP Linuxwochen

22 Wie zeroconf/rendezvous selbermachen unter Linux? Howl einsetzen: liefert einige Utilities, mit denen Services einfach announced werden können Applikationen selbst anpassen Linuxwochen

23 Beispiel 1: mit Howl einen Webservice announcen Schritt 1: mdnsresponder starten. mdnsresponder kümmert sich um das Announcen von Services sowie das Stellen und Beantworten von Anfragen Schritt 2: Service mit mdnspublish announcen root# mdnsresponder # startet den mdnsresponder-daemon user$ mdnspublish "Subversion Repository" _http._tcp 80 path=/svn/ Subversion Repository _http._tcp 80 publish reply: Started user$ mdnsbrowse _http._tcp browse reply: Add Service Subversion Repository _http._tcp. local. resolve reply: Subversion Repository _http._tcp. local path=/svn/ key = path, data is 5 bytes Linuxwochen

24 Beispiel 2: mit Howl mod_rendezvous simulieren #!/bin/bash mdnspublish hostname _http._tcp 80 & for HOMES in /home/*/public_html ; do USERS= echo $HOMES cut -d "/" -f 3 ; mdnspublish "$USERS s website" _http._tcp 80 "path=~$users" & done (c) 2004 Michael Bauer Linuxwochen

25 Programmieren mit Howl Howl bietet eine umfangreiche API, um Service Announcement und Discovery zu tätigen Leider sehr komplex, API noch nicht stabil Howl bringt einige leicht verständliche Beispiele mit Einführung würde Rahmen des Vortrages sprengen Linuxwochen

26 Danke für die Aufmerksamkeit! Noch Fragen? Wichtige Adressen: shape teh future! Linuxwochen

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